Аппарат для отделения жидкой фазы от металлических отходов

 

Изобретение относится к центробежным устройствам для разделения систем на твердую и жидкую фазы и может быть использовано в металлургии цветных металлов и химической технологии. Целью изобретения является повышение производительности. Аппарат содержит обогреваемый тигель, в котором расположено устройство для фильтрации. Оно состоит из двух конусообразных нижней и верхней тарелей, сомкнутых большими основаниями с образованием фильтрующей щели. Аппарат имеет приводы вращения устройства для фильтрации и его перемещения в вертикальной плоскости, а также механизм раскрывания тарелей. Тигель в нижней части имеет форму усеченного конуса и установлен на кольцевом приемнике жидкой фазы, имеющем наклонное днище. Целесообразно, если крышка тигля образована секторными пластинами, которые смонтированы на тигле шарнирно и имеют рычаги для взаимодействия с верхней тарелью устройства для фильтрации. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к центробежным устройствам, предназначенным для разделения твердых и жидких фаз, и может быть использовано в металлургии цветных металлов и химической технологии.

Известна вертикальная центрифуга для разделения суспензий, содержащая обогреваемый корпус, ротор с конусообразной поверхностью, закрепленный на валу, установленном на подшипниках. Ротор снабжен щелью отвода жидкой фазы и шнеком выгрузки твердой фракции [1] Недостатком указанной центрифуги является ненадежность разделения материалов с высоким содержанием твердого, т.е. очистка сыпучих материалов от малых количеств жидкой фазы, а также невозможность отделения кусковых материалов от жидкой фазы.

Известна центрифуга, содержащая конический фильтp-барабан с отверстиями для выброса жидкости, жестко закрепленный на полом валу привода, кольцевую цилиндрическую поверхность сбора жидкости и кольцо отвода жидкости [2] Недостатком этой центрифуги является низкая производительность при отделении жидких металлов из кусковых отходов. Это объясняется окислением брызг активного металла при высокой температуре, так как при выбрасывании брызг из отверстий барабана на кольцевую поверхность они не сливаются, не коагулируют, а отскакивают, диспергируются и окисляются. Отверстия в барабане забиваются окислами активного расплава и мелкой фракцией. Фильтрующие отверстия систематически приходится зачищать вручную, что значительно снижает производительность. Такая ненадежность процесса не позволила до сих пор использовать центрифугу для переработки отходов.

Известна также центрифуга, которая содержит ротор, состоящий из двух конусообразных тарелей, смонтированных с возможностью осевого перемещения. Она обладает недостаточной производительностью при фильтрации вязких материалов [3] Наиболее близким из известных к предложенному является центробежный аппарат для отделения жидкой фазы от металлических отходов, содержащий устройство для фильтрации, состоящее из двух соосных конусообразных тарелей, прижатых друг к другу большими основаниями с образованием фильтрующей щели, приводы вращения и перемещения по вертикали устройства для фильтрации и механизм раскрывания тарелей [4] Недостаток аппарата низкая производительность при отделении металлов от кусковых металлических отходов. Это объясняется низкой производительностью ручной загрузки и разгрузки кусковых отходов. Кроме того, из-за неэффективной коагуляции и слива брызги металла окисляются.

Целью изобретения является повышение производительности аппарата.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого аппарата, продольный разрез.

Аппарат содержит кольцевую электропечь 1 сопротивления, соосно с которой на полом валу 2 установлено устройство 3 для фильтрации, состоящее из двух конусообразных тарелей 4 и 5, сжатых большими основаниями с образованием фильтрующей щели 6. Верхняя тарель 5 крестовиной 7 крепится к оси 8. Нижняя тарель 4 малым основанием жестко соединена с полым валом 2, который вертикально установлен в жестко закрепленном на станине 9 подшипнике 10 с возможностью перемещения в нем в вертикальной плоскости по скользящей посадке. Вал 2 опирается на упорный подшипник 11, закрепленный на подвижной траверсе 12. Траверса 12 имеет возможность перемещаться вдоль направляющих 13 с помощью винтового механизма 14. Ось 8 в полом валу 2 посажена на пружину 15 и имеет шток 16. Вал 2 снабжен приводом 17 вращения. Таким образом привод вертикального перемещения устройства 3 для фильтрации связан с нижней тарелью 4, а механизм раскрывания тарелей с верхней.

Внутри электропечи 1 установлен конусообразный тигель 18 с углом наклона стенки конуса 20-35^о. Большим основанием тигель 18 установлен на кольцевом приемнике 19 жидкой фазы. Кольцевой приемник 19 имеет наклонное днище 20 угол наклона 10-20^о для выхода жидкого металла к желобу 21 в изложницу 22. Ниже кольцевого приемника 19 полость тигля 18 сообщена с бункером 23, имеющим наклонный лоток 24 и бортовой вентиляционный канал 25. Кольцевой приемник 19 жидкой фазы установлен соосно с устройством 3 для фильтрации и разделяет область перемещения последнего на зону сбора жидкого металла и зону сбора твердых остатков.

Конусный тигель 18 может быть снабжен крышкой, образованной секторными пластинами 26, смонтированными на тигле шарнирно и имеющими рычаги 27 для взаимодействия с верхней тарелью 5, и экраном 28. Над тиглем 18 установлен вибрационный питатель 29 загрузки отходов. Подпятник 30 служит для сжатия пружины 15 штоком 16 и раскрывания тарелей 4 и 5. Верхняя тарель 5 имеет центральное отверстие 31, предназначенное для загрузки кусков металлических отходов.

Центробежный аппарат работает следующим образом.

В полость устройства 3 для фильтрации, образованного верхней тарелью 5 и нижней тарелью 4, сжатыми большими основаниями, через отверстие 31 загружают питателем 29 биметаллические отходы, например сталь, покрытую сплавом олово-алюминий, или печатные платы с пропайкой оловянным припоем. После заполнения металлическими отходами устройство 3 для фильтрации вместе с полым валом 2 и осью 8 опускается до положения I (обозначено пунктиром) и приводится во вращение приводом 17. При опускании устройства 3 для фильтрации верхняя тарель 5 отпускает рычаги 27 и секторные пластины 26 крышки закрываются (обозначено пунктиром). Опускаясь до положения I и вращаясь, устройство для фильтрации прогревается в полости обогреваемого тигля 18 до температуры плавления легкоплавкого металла на поверхности металлических твердых отходов (до 620-640^оС). Под действием центробежных сил расплавленный металл выбрасывается (обозначено стрелкой) через щель 6 между тарелями 4 и 5 на конусную стенку тигля 18 и стекает по ней в кольцевой приемник 19 и далее по наклонному днищу 20 последнего в желоб 21 и изложницу 22.

За счет выбрасывания жидкого металла из фильтрующей щели 6 на коническую стенку тигля 18 с углом наклона конуса 20-35^о брызги не отбрасываются, а отклоняются вниз вдоль стенки, укрупняются в струю и стекают. При угле наклона стенки тигля 18 менее 20^о брызги частично отбрасываются, минуют приемник 19, окисляются, забивают каналы, ведут к остановке аппарата. При угле наклона стенки тигля 18 более 35^о увеличивается высота зоны сбора жидкого металла, поверхность стока и тем самым увеличивается поверхностное окисление сплава.

Кольцевой приемник 19 за счет наличия наклонного днища 20 отводит струю металла из горячей зоны тигля 18 в желоб 21. При угле наклона днища приемника 19 менее 10^о создаются местные ванны, приводящие к частичной окисленной пленке металла. При угле наклона днища 20 приемника 19 более 20^о скатывающийся металл разрывается на струи, создавая излишнюю поверхность окисления.

После отделения жидкого металла устройство 3 для фильтрации опускается с помощью вала 2 и траверсы 12 ниже днища 20 кольцевого приемника 19 в полость бункера 23 до положения II (обозначено пунктиром). В этом положении шток 16 упирается в опорный подпятник 30 станины и, сжимая пружину 15, смещает осью 8 крестовину 7 и верхнюю тарель 5 вверх, раскрывая щель 6 между большими основаниями тарелей 4 и 5 на величину 10-50 мм. Под действием центробежных сил вращения твердые отходы выбрасываются из полости устройства 3 для фильтрации в полость бункера 23 и скатываются по наклонному лотку 24 на разгрузку. Цикл повторяется.

Приводом 14 траверса 12 по направляющим 13 поднимается, шток 16 освобождает подпятник 30. Пружина 15 разжимается, надавливая на площадку штока 16, и смещает ось 8 вниз, вследствие чего сжимаются основания тарелей 4 и 5. Далее вал 2 перемещается вместе с обеими тарелями до положения, когда верхняя тарель 5 надавливает на рычаги 27 и открывает секторные пластины 26 крышки для загрузки следующей порции отходов. Крышка тигля 18, открываемая самой тарелью устройства для фильтрации в момент загрузки, обеспечивает стабилизацию температуры и защищает брызги от окисления. Крышка тигля 18 опоясана кольцевым экраном 28 вентиляционного отсоса. К лотку 24 разгрузки горячих твердых отходов подсоединен вентиляционный канал 25.

Предложенный аппарат обеспечивает отделение 75-85% сплава олово-алюминий с поверхности твердых кусковых биметаллических отходов в готовый сплав без его окисления. Кусковые печатные платы отделяются от припоя на 90% Кромки фильтрующей щели не забиваются, так как регулярно зачищаются выбрасываемыми твердыми остатками.

Формула изобретения

1. АППАРАТ ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФАЗЫ ОТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТХОДОВ, содержащий обогреваемый тигель, расположенное в нем устройство для фильтрации, состоящее из двух конусообразных тарелей, установленных одна над другой с образованием фильтрующей щели и обращенных друг к другу большими основаниями, приводы вращения и перемещения в вертикальной плоскости устройства для фильтрации и механизм раскрывания тарелей, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен кольцевым приемником жидкой фазы, имеющим наклонное днище, в верхней тарели выполнено центральное отверстие, предназначенное для загрузки кусков металлических отходов, а тигель в нижней части имеет форму усеченного конуса и установлен на кольцевом приемнике большим основанием, при этом привод вертикального перемещения устройства для фильтрации связан с нижней тарелью, а механизм раскрывания тарелей - с верхней.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что тигель снабжен крышкой, образованной секторными пластинами, смонтированными на тигеле шарнирно и имеющими рычаги для взаимодействия с верхней тарелью.

РИСУНКИ

Рисунок 1